Методическое пособие 306

дежности конструкций должна проводиться по максимальному повреждению на длине конструкции. Для оценки категории состояния конструкции необходимо наличие хотя бы одного признака, приведенного в графах 2, 3 табл. 2.2.

Таблица 2 . 1

где 1, 2, …, i – средняя величина повреждений отдельных видов конструкций,

1, 2, …, i – коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.

Коэффициенты значимости конструкций устанавливаются на основе экспертных оценок, учитывающих социально-экономические последствия разрушения отдельных видов конструкций, влияние возможного разрушения рассматриваемой конструкции на обрушение других конструкций, характера

12

разрушения (разрушение с предварительным оповещением посредством развития пластических деформаций или мгновенное хрупкое разрушение).

Относительная оценка надежности здания или сооружения производится по формуле

Величину повреждения строительных конструкций через t лет ее эксплуатации определяют по формуле

13

Срок эксплуатации конструкции до капитального ремонта в годах:

ln J tф

где – постоянная износа, определяемая по данным обследования на основании изменения несущей способности в момент обследования, J – относительная надежность, определяемая по категории технического состояния конструкции в зависимости от ее повреждений по табл. 2.1, tф – срок эксплуатации в годах на момент обследования.

Пример расчёта надёжности

Требуется определить надёжность стальной эстакады под технологические трубопроводы.

Эстакада имеет шаг опор 12 м, по ним уложено пролётное строение с траверсами через 4 м (три траверсы в пролёте).

Визуальным обследованием выявлено:

- техническое состояние траверс колеблется от исправного до недопустимого (таблица 2.1), повреждённость конструкций т = 0 – 0,25, средняя ве-

личина т = 0,2;

- техническое состояние балок пролётных строений – от исправного до ограниченно работоспособного, повреждённость б = 0,05 – 0,15, средняя ве-

личина б = 0,1;

- техническое состояние опор – от исправного до недопустимого, повреждённость к = 0 – 0,25, средняя величина к = 0,15.

Техническое состояние всей эстакады определяют с учётом значимости отдельных конструкций. Коэффициенты значимости устанавливают по соображениям последствий от их разрушения.

Врассматриваемом случае разрушение пролётного строения приводит

кобрушению трёх траверс, а разрушение опоры к обрушению двух пролётных строений с 6-ю траверсами. Таким образом, коэффициент значимости для траверсы т = 1, для пролётного строения б = 3, для опор к = 6.

По формуле (2.2) общая величина повреждения сооружения

По табл. 2.1 техническое состояние эстакады может быть признано ограниченно работоспособным. Требуется проведение ремонта.

14

Необходимо определить сроки капитального ремонта конструкций с учётом их значимости.

Относительная надёжность опор, пролётных строений и траверс:

Jк = 1 – к = 1 – 0,15 = 0,85;

Jб = 1 – б = 1 – 0,1 = 0,9;

Jт = 1 – 0,2 = 0,8.

Постоянные износа опор и пролётных строений при сроке эксплуата-

Вывод: капитальный ремонт нужно проводить немедленно.

1.3. Задание

Оценить надёжность каркаса промышленного здания по результатам визуального обследования (прилагается), определить сроки проведения капитального ремонта.

1.4.Контрольные вопросы

1.Перечислить категории технического состояния строительных конструкций в зависимости от признаков силовых воздействий и воздействия внешней среды.

2.Что такое «надёжность» конструкции?

3.Что такое «безотказность» конструкции?

4.Что такое «отказ»?

5.Чем характеризуется появление в конструкции предельного состояния?

15

с ГОСТ 22762-77. Для углеродистых сталей существует приблизительно прямая пропорциональность между твёрдостью Hb и пределом прочно-

сти b ( b 0,36 Hb). Для каждого вида профиля (лист, уголок, балка и т. п.) проводятся контрольные испытания не менее трех образцов с определением предела текучести и временного сопротивления по стандартной методике. По результатам контрольных испытаний выполняется корректировка зависимостей между временным сопротивлением и параметрами, измеряемыми при испытаниях без отбора образцов (диаметром отпечатка).

Испытания могут проводиться для определения свойств стали отдельных (обычно, наиболее нагруженных) элементов либо для установления марки и оценки качества стали, использованной во всех конструкциях того или иного вида. В последнем случае для уточнения нормативных сопротивлений могут использоваться статистические методы обработки результатов испытаний.

Отбор проб химического анализа и образцов для механических испытаний производят из элементов конструкций отдельно для каждой партии металла.

К партии металла относятся элементы одного вида проката (по номерам профилей, толщинам и маркам стали), входящие в состав однотипных элементов конструкций (поясов ферм, решеток ферм, поясов подкрановых балок и т. п.) одной очереди строительства. Партию металла должны составлять не более 50 однотипных отправочных марок общей массой не более 60 т. Если отправочные марки представляют собой простые элементы из прокатных профилей (прогоны, балки, связи и т. п.), их количество в партии может быть до 250.

Число проб и образцов от каждой партии металла должно быть не менее, чем указано в табл. 3.1. При отборе проб и образцов необходимо соблюдать требования ГОСТ 7564-73* и ГОСТ 7565-81*.

Места отбора проб и образцов, а также необходимость усиления мест вырезки образцов определяются организацией, проводящей обследование конструкций.

*При определении предела текучести стали и временного сопротивления по результатам статистической обработки данных испытаний образцов.

**Для каждой проверяемой температуры и для испытаний после механического старения.

17

Предел текучести или временное сопротивление стали по результатам статистической обработки данных испытаний (с отбором образцов или без отбора) вычисляется по формуле

где Rno – предел текучести Ryno или временное сопротивление Runo.

– среднее арифметическое значение предела текучести или временного сопротивления по данным испытаний;

– среднее квадратичное отклонение результатов испытаний; ic – предел текучести или временное сопротивление, полученное при испытании i-го образца; S – коэффициент, учитывающий объем выборки и определяемый по табл. 3.2.

Примечания: 1. Для промежуточных значений т коэффициент S определяется линейной интерполяцией. 2. Коэффициент S определяет нижнюю одностороннюю допустимую границу интервала, содержащую с доверительной вероятностью 0,95, то есть не менее 95% значений нормально распределенной случайной величины со средним значением n и дисперсией S2R.

Если отношение SR/ n > 0,1, то использование результатов, полученных по формуле (3.1) не допускается, поскольку такой большой разброс свойств образцов свидетельствует о том, что они не относятся к одной партии металла.

При проведении испытаний образцов для определения свойств стали отдельных элементов конструкции в качестве нормативного сопротивления в рассматриваемом элементе допускается принимать минимальное значение предела текучести или временного сопротивления, полученное при испытаниях не менее двух образцов, отобранных из этих элементов.

18

Расчетное сопротивление проката и труб, из которых изготовлены конструкции, определяют по формулам, приведенным в табл. 1 СНиП II-23-81* (Ryo= Ryno / m ; Ruo = Runo / m ). При этом значения предела текучести Ryo и временного сопротивления Ruo определяются по результатам статистической обработки, если выполнено достаточное число испытаний. В противном случае принимаются:

-для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при контрольных испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления удовлетворяют требованиям государственных стандартов или технических условий на сталь, действовавшим во время строительства, – по минимальному значению этих характеристик, указанных в упомянутых документах;

-для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления ниже, чем предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями на сталь, действовавшими во время строительства, - по минимальным значениям предела текучести, приведенным в сертификатах или полученным при испытаниях.

Коэффициент надежности по материалу следует принимать:

-для конструкций, изготовленных до 1932 г., и сталей, у которых полученные при испытаниях значения предела текучести ниже 215 МПа

(2200 кгс/см2) – m = 1,2;

-для конструкций, изготовленных в период с 1932 по 1982 гг. – m = 1,1 для сталей с пределом текучести ниже 380 МПа (3850 кгс/см2) и m = 1,15 для сталей с пределом текучести выше 380 МПа (3850 кгс/см2);

-для конструкций, изготовленных после 1982 г. по ГОСТ 27772-88, –

m=1,025 (кроме сталей С590 и С590К) и m=1,050 для сталей С590 и С590К. Для элементов конструкций, имеющих коррозионный износ с потерей более 25% площади поперечного сечения или остаточную после коррозии толщину 5 мм и менее, расчетные сопротивления снижаются путем умноже-

ния на коэффициент d, принимаемый по табл. 3.3.

Расчетные сопротивления сварных соединений конструкций, подлежащих реконструкции или усилению, следует назначать с учетом марки стали, сварочныхматериалов, видасварки, положенияшва, примененныхвконструкции.

Приотсутствииданных, установленныхнормами, допускаетсяпринимать:

- для угловых швов – Rwun = Run; wn = 1,25; f = 0,7; z =1,0 считая при этом c = 0,8;

19

- для растянутых стыковых швов конструкций, изготовленных до 1972 г., Rwy = 0,55 Ryo, изготовленных после 1972 г., Rwy = 0,85 Ryo.

Допускается уточнять несущую способность сварных соединений по результатам испытаний.

Пример

Из нижних поясов подкрановых балок здания мартеновского цеха, построенного в 1951 г, отобрано и испытано 14 образцов металла. Значения предела текучести, полученные при испытаниях образцов, приведены в таблице 3.4, там же выполнен подсчет величин, входящих в выражения для n и SR.

n и SR подсчитываются по формулам: n = 3832/14 = 273 МПа,

SR 4428/13 18,4 МПа.

Для т = 14 по табл. 2 имеем S = 2,614 и по формуле (3.1) получаем Rno = 273 – 2,614 18,4 = 230 МПа.

Коэффициент надежности по материалу m = 1,1( время постройки

1932-1982 гг.).

Расчетное сопротивление Ryo = 230/1,1 = 209 МПа. Задание 1

Определить расчётное сопротивление стальных прокатных балок перекрытий (I № 20) реконструируемого здания постройки 1933 г. по результатам испытаний образцов вырезанных из полок двутавров. Значения пределов текучести yi , полученные в результате испытаний стандартных образцов на

растяжение, приведены в табл. 3.5.

20